望远镜观测调度系统研究进展

望远镜观测调度系统作为望远镜运行过程中的资源协调者,主要用于对观测者的观测计划进行合理地安排调度,使天文台各望远镜的观测资源得以充分利用。望远镜调度过程十分复杂,而人工智能算法能够很好地解决此类问题。国内外相关团队也针对此问题进行了许多研究,并在相应的望远镜上得到了应用实现。介绍了望远镜调度问题的解决方法,总结了通用型望远镜常用的观测调度策略,综述了观测调度系统在不同望远镜上的应用。随着人工智能的发展,观测调度系统将有更大的发展空间,并能够提高望远镜的观测效率与质量,更好地服务于天文观测。     

基于0-1线性规划的近地天体望远镜巡天调度优化

针对近地天体望远镜巡天观测的特点,将调度优化问题转化为约束优化问题.通过引入0-1变量,实现了目标函数和约束条件的线性化表达,建立了0-1线性规划模型.优化调度中不仅考虑了观测价值的最大化,同时也考虑了观测资源的消耗.仿真表明,通过模型优化可简便地考虑更多的因素,充分发挥望远镜运行效率.     

姚安天文观测站的夜间红外云量特征分析

云对天文观测具有重要影响,云量是衡量天文台址质量的重要指标.位于姚安天文观测站的红外云量仪,用于获取实时的全天高空间分辨率云图.结合空间碎片的实际观测,严格按照天文夜对累积1yr(2015-08-01—2016-07-31)的夜间云量数据进行统计和分析.姚安站的年平均夜间云量为4.42成,年天文可用夜为236个,其中测光夜98个,半测光夜44个,光谱夜94个.云量具有明显的两季特征:5月至10月间为雨季,云量显著增多,其中7月份观测条件最差;11月至次年4月为旱季,云量较少,每月的天文可用夜均在23个以上,其中1月份的测光夜最多,3月份的天文可用夜最多.结合云层对天文观测的威胁程度,统计不同云量的总时间和每月的云量分布情况,评估观测站的气象条件,为合理安排观测计划提供参考.     

射电望远镜多目标观测策略优化

望远镜调度是望远镜运行中的关键组成部分, 用于辅助科研人员进行合理的观测计划安排, 提高望远镜的运行效率, 获取高质量的观测数据. 然而, 由于不同观测项目的科学需求不同, 望远镜的调度过程十分复杂. 针对短周期多目标的观测项目, 考虑望远镜换源时转动时长、观测高度角等因素进行建模, 采用贪心算法对中国科学院新疆天文台南山26m望远镜脉冲星到达时间观测列表进行调度. 通过模拟表明, 使用算法完成的观测列表可以有效地减少观测过程中的平均转动时长, 提升观测数据的质量, 提高望远镜时间利用率, 减少科研人员对观测列表编排的负担.     

一种全天相机云图的自动处理方法

使用全天相机拍摄云图是现在天文界广泛使用的监测天空云量的方法。云量的估算结果对望远镜观测有重要的影响,目前对云量的估算完全由人工处理,费时、费力而且准确度不够高,判别过程也完全依赖个人的经验。为此,提出一种针对全天相机云图的云量自动计算方法。首先针对多云和少云云图分别使用时间分割法和差分法去除云图中月亮影响区域;然后对去除月亮影响区域后的多云云图进行二值化处理,将云与背景进行分割,并使用基于灰度值的聚类算法对少云云图的云的厚薄进行量化分类;最后计算总云量,并依据30 m口径望远镜(Thirty Meters Telescope,TMT)判读全天相机云图的方法对云图进行自动分类。实验结果表明,该方法可提高云图判读效率,在有效解放人工的同时,也达到了平均值为76. 67%的识别准确率。     

基于QT的MUSER观测数据多屏图形化实时显示的设计与实现

对天文望远镜的观测数据或控制过程状态进行实时的图形化显示,是天文仪器研制过程中的一个重要环节。随着Linux操作系统在天文领域的广泛应用,如何开发基于LINUX图形界面的实时图形化显示系统成为一种迫切需求。针对我国明安图超宽频射电日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radio Heliograph,MUSER,原名为中国射电频谱日像仪,CSRH)实时观测数据图形化显示的要求,给出了一种利用QT架构进行实时、多屏的图形化展现方法,并以互相关与自相关数据实时展现为例进行了验证。实验表明本方法完全可以满足MUSER实时观测监控的要求,并且具有简单、快捷、可移植性好等优点,克服了LINUX下X-WINDOW编程困难等难题,对其它望远镜设计类似功能有一定的参考价值。     

兴隆2.16米望远镜圆顶吊装通道通风研究

圆顶引起望远镜附近的大气湍流,造成望远镜成像质量与观测精度下降,较差的圆顶视宁度浪费了优秀台址的观测条件。圆顶通风是大型望远镜圆顶设计中必不可少的部分,可以有效解决圆顶视宁度问题。为了减小兴隆2.16 m望远镜圆顶视宁度对观测的影响,将圆顶吊装通道改造为通风口,并使用计算流体动力学软件对通风效果进行分析。分析结果表明,将圆顶吊装通道改造为通风口可以提高圆顶内外热平衡速率,使圆顶内空气更稳定,从而降低圆顶视宁度对观测的影响。根据通风效果模拟结果,可对通风策略进行优化设计。圆顶通风的研究可为2.16 m望远镜圆顶通风改造提供参考依据,以提高望远镜成像质量和观测效率。     

近邻星系恒星形成区光谱观测研究

近年来随着国际8~10 m口径望远镜数目的不断增加,4 m及以下口径望远镜已成为中小型望远镜.如何利用中、小口径望远镜做出有影响的科学成果,须做到"有所为,有所不为".为此,自2013年开始针对国家天文台2.16 m望远镜推出了重点课题支持计划.介绍的"近邻星系恒星形成区光谱观测研究"为2.16 m望远镜支持的3个重点课题之一.它将利用2.16 m望远镜3 yr、每年30个暗夜或灰夜的观测时间,开展20个近邻、大星系中多个恒星形成区、平行星系主轴方向和垂直主轴方向的光谱观测,获得一个有显示度的、科学意义重要的近邻星系恒星形成区和径向分布的光谱样本.同时该课题还利用6.5 m多镜面望远镜(MMT)的观测时间,开展近邻、特大星系的恒星形成区的光谱观测.利用2.16 m望远镜和MMT望远镜观测得到的星系不同区域的光谱数据,结合已有的紫外、光学、红外波段宽带滤光片数据和BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)15个中带滤光片数据,可开展星系尘埃消光、恒星形成率、金属丰度和星族特性二维分布等方面的研究;开展星系二维特性和星系形态、星系环境关系的研究.将介绍这个重点课题的科学意义、星系样本的选取、光谱观测策略和星系NGC 2403的光谱观测和初步研究结果.     

天文选址数字云量白天观测处理方法

云量观测是天文选址的重要考察项目.本文报告一种数字云量观测的处理方法,可以快速准确地计算选址点的云量值,避免了目视云量观测的人为误差.云量处理实验结果表明,该方法是合理可靠的, 在天文选址后期工作中能有效使用.该方法应用于西藏物玛观测点的云量观测统计,给出与同期目视云量的相关比较,并讨论数字云量处理的精度和改进方案.     

NVST焦点探测系统

1 m新真空太阳望远镜在连续观测时,太阳辐射导致的温度变化使其光机结构产生热变形,主要表现为焦点实时变化,产生离焦像差,影响观测数据的质量。为解决这一问题,基于焦点扫描探测算法并结合望远镜的系统结构设计了一个焦点探测系统。首先分析了1 m新真空太阳望远镜焦点变化并设计了焦点探测系统的总体结构;然后进行软硬件系统的详细设计和实现,重点对系统的重复精度和焦点探测精度进行测试,表明系统能满足望远镜的焦点探测精度要求;最后给出了焦点探测系统在望远镜上3个月的运行结果:系统能实时监测望远镜的焦点变化,根据焦点的变化量进行调焦,能得到优秀的观测数据。     

基于优先策略的动态选星算法

论述了LAMOST巡天观测战略系统(SSS)中观测策略的实现方法选星算法问题．以国外SDSS望远镜为例介绍了静态选星算法，分析了其不足之处，并结合LAMOST望远镜的特点，提出了一种新的选星算法-“动态选星”算法．动态选星算法基于优先策略原理，可以在满足覆盖完备性的基础上，优化观测效率，并能方便地兼顾观测条件的约束．给出了算法的原理和框架描述，并针对算法进行了模拟计算，证明了算法的有效性．另外需要指出的是动态选星算法不仅适用于LAMOST，它可以普遍地应用于多目标光纤望远镜的巡天选星．     

基于Lyot滤光器的NVST磁像仪光学系统设计

我国1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)能够实现优于0.2″的高分辨成像观测,但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度,需要进行高分辨磁场测量。1 m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度,若磁像仪具备快速调制能力,并配合高分辨统计重建技术,有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1 m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题,详细分析了1 m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求,制定了磁像仪的基本参数,提出了偏振分析器需求,设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路,结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。     

怀柔太阳观测基地三通道太阳望远镜局域网内远程观测终端系统设计

利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果.     

丽江天文观测站全天相机介绍

全天相机作为一个对天文观测台站全天云量信息进行监视的工具,对天文观测的正常进行发挥着重要的作用,目前世界上主要天文台均配备有全天相机,为了满足对全天云量信息进行实时监视的需求,丽江天文观测站正式安装架设了一套全天相机系统。从硬件安装架设、软件调试到实际测试等方面,详细介绍了全天相机系统的设计方案以及遇到的问题,讨论了对问题的解决措施,重点介绍了根据天光亮度数值调整相机曝光时间的方法,这也是主要创新与特色之处。     

对高美古选址云量观测可靠性的讨论

通过对新月和满月夜期间测光夜数和云量统计数的比较, 高美古的天文测光夜数和可用夜数与丽江县的气象晴日数的比较, 以及在同样的观测时间高美古和丽江县云量观测值的比较, 本文对高美古选址云量观测可靠性的有关方面进行了讨论     

对高美古选址云量观测可靠性的讨论

通过对新月和满月和夜期间测光夜数和云量统计数的比较,高美古的天文测光夜数和可用夜数与丽江县的气象晴日数的比较,以及在同样的以观测时间高美古和丽江县云量观测值的比较,本文对高美古选址云量观测可靠性的有关方面进行了讨论。     

望远镜几何扭曲实测方法仿真研究

精确求解望远镜几何扭曲效应,有利于提高望远镜的天体测量定位精度,这对天文学的诸多学科具有十分重要的意义.为此,前人发展了一种针对密集星场抖动观测并针对观测底片迭代求解几何扭曲的自校准方法,取得了较好的效果.但是,先前的工作并未对星场的密集程度或抖动方式做进一步要求,而是经验地选择较为密集的星场和较多的抖动次数进行观测.这些经验的观测方式固然能够较好地给出几何扭曲,但有时会占用较多的望远镜观测时间导致效率较低.首先介绍了上述求解望远镜几何扭曲的一般方法;通过仿真模拟,对上述方法的有效性做评估,同时对该方法要求的星场密度和抖动次数等条件做进一步优化;最后,针对实际应用中几何扭曲改正后的定位精度与视场参考星数量的关系也做了进一步的仿真和分析.     

赤道仪

相信各位对赤道仪都不陌生。赤道仪其实是天文望远的专用座架和观测天体的好助手,就让我详细地讲解它的构造和功能!望远镜座驾的种类     

基于线性规划的云南40米射电望远镜短期观测编排方法

望远镜自动化观测编排是望远镜观测控制系统实现自主观测必不可少的组成部分.云南天文台40 m射电望远镜需要对观测目标制定中长期和短期纲要.目前对短期目标的纲要编制,主要依赖观测人员根据经验手动实现,这种方式不仅低效耗时,更有可能导致结果明显偏离最优观测方案,不能充分利用望远镜的观测时间.使用混合整数线性规划模型分析40 ...     

红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备 ,本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1 .针对望远镜实验平台—云台太阳光谱仪 ,建立了光谱仪分光流量模型 ,并用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了FeⅠ 1 .56μm红外太阳光谱的分光流量 ,分析了实验观测的可行性及改进方案。2 .针对探测器实验平台—PtSi红外焦平面阵列相机 ,建立了FeⅠ 1 .56μm光谱观测信噪比模型 ,模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上 ,在国内首次成功进行了FeⅠ1 .56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3 .在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下 ,讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法 ,分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法 ,初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4 .首次利用PVA材料 ,设计研制了一套FeⅠ 1 .56μm近红外Stokes参量偏振仪 ,并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子 ,通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法 ,并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5.针对 1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统 ,给出了垂直多波段光谱仪和红外